JP5972201B2 - Maneuvering system - Google Patents

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Description

本発明は、船舶航行の自動制御を行う操船システムに関する。   The present invention relates to a ship maneuvering system that performs automatic control of ship navigation.

特許文献１には、予め計画した航路に沿って船舶が航行するように船舶を自動制御する自動航路保持装置が開示されている。ここでの自動航路保持装置は、ＧＰＳ装置から自船の位置、船速及び移動方向のデータを受信し、これらのデータを用いて舵取機構の舵角を制御することで、電子海図上で予め設定した変針点を通過するように制御している。   Patent Document 1 discloses an automatic route holding device that automatically controls a ship so that the ship navigates along a planned route. The automatic route holding device here receives the data of the ship's position, ship speed and moving direction from the GPS device, and controls the steering angle of the steering mechanism using these data on the electronic chart. Control is performed so as to pass a preset turning point.

特開２００２−９０１７１号公報JP 2002-90171 A

漁船、遊覧船など規定の航路を繰り返し航行する場合や、釣り船、曳航船など所望の操船操作を繰り返す場合などは、変針点を通過するオートパイロットの技術を用いて十分な自動制御を実現することは簡単ではない。そこで、本発明は、所望の操船操作を容易に繰り返すことができる技術を提供する。   Sufficient automatic control should be realized using the autopilot technology that passes through the turning point when repeatedly navigating the specified route such as fishing boats and pleasure boats, or when repeating desired maneuvering operations such as fishing boats and towed vessels. Is not easy. Therefore, the present invention provides a technique that can easily repeat a desired boat maneuvering operation.

請求項１においては、エンジン回転数の変化、船舶の操舵角、船舶の位置に関する情報を操船操作として記録する記録部と、前記記録部に記録された操船操作を再現する再現部とを備え、前記記録部は、船舶が所定の位置付近に到着するとエンジン回転数を落として航行する操船操作、または、エンジン回転数を落として航行したあと一定時間停船する操船操作を予め記憶し、前記再現部は、前記記録部に記録された操船操作を再現することで自動航行を行う操船システムである。 In claim 1, a recording unit that records information on a change in engine speed, a steering angle of the vessel, and a position of the vessel as a maneuvering operation, and a reproduction unit that reproduces the maneuvering operation recorded in the recording unit, The recording unit stores in advance a marine vessel maneuvering operation for navigating at a reduced engine speed when the ship arrives near a predetermined position, or a marine maneuvering operation for navigating at a fixed time after navigating at a lower engine speed, and the reproducing unit Is a boat maneuvering system that performs automatic navigation by reproducing the boat maneuvering operation recorded in the recording unit .

請求項２においては、エンジン回転数の変化、船舶の操舵角、船舶の位置に関する情報を操船操作として記録する記録部と、前記記録部に記録された操船操作を再現する再現部とを備え、前記記録部は、出港時低速で離岸し、速度を上げて航行し、船舶が所定の位置付近に到着した際は超低速で航行し、または、超低速で航行したあと一定時間停船し、その後航行したあと超低速で着岸するまでの、エンジン回転数の変化、船舶の操舵角、船舶の位置に関する情報を操船操作として予め記録し、前記再現部は、前記記録部に記録された操船操作を再現することで自動航行を行う操船システムある。 In claim 2, a recording unit that records information on a change in engine speed, a ship steering angle, and a ship position as a maneuvering operation, and a reproduction unit that reproduces the maneuvering operation recorded in the recording unit, The recording unit leaves at low speed when leaving the port, sails at high speed, sails at a very low speed when the ship arrives near a predetermined position, or stops for a certain time after navigating at a very low speed, Information on changes in engine speed, ship steering angle, ship position, and so on, before sailing after cruising at ultra-low speed, is recorded in advance as the maneuvering operation. There is a ship maneuvering system that performs automatic navigation by reproducing .

請求項３においては、前記記録部及び再現部は、操作装置に接続され、前記記録部は、前記操作装置によって所定の記録期間内におけるエンジン回転数の変化、船舶の操舵角、船舶の位置に関する情報の記録を開始して終了し、前記再現部は、前記操作装置によって前記記録部に記録された情報に基づいて操船操作の再現を開始するものである。 According to a third aspect of the present invention, the recording unit and the reproduction unit are connected to an operating device, and the recording unit relates to a change in engine speed, a ship steering angle, and a ship position within a predetermined recording period by the operating device. The recording of information is started and terminated, and the reproduction unit starts reproduction of the boat maneuvering operation based on the information recorded in the recording unit by the operation device .

本発明によれば、記録した操船操作を再現することで、所望の操船操作を容易に繰り返すことができる。   According to the present invention, a desired boat maneuvering operation can be easily repeated by reproducing the recorded boat maneuvering operation.

船舶の概略図である。It is the schematic of a ship. 船舶の自動制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the automatic control structure of a ship. 船舶航行の自動制御の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the automatic control of ship navigation. 記録された操船操作を修正可能な実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment which can correct the recorded ship maneuvering operation. 船舶の自動制御構成の別形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another form of the automatic control structure of a ship. 船舶の自動制御構成の別形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another form of the automatic control structure of a ship.

図１及び図２に示すように、船舶１は、舵取操作を行うハンドル２、及び、推進力を調整するスロットル３を操船操作具として備え、ハンドル２及びスロットル３による操船操作に基づいて、船舶１の航行を制御するコントローラ４を備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the ship 1 includes a steering wheel 2 that performs a steering operation and a throttle 3 that adjusts a propulsive force as a marine vessel maneuvering tool. A controller 4 that controls navigation of the ship 1 is provided.

図２は、船舶１を制御して自動航行を実現するコントローラ４の制御ブロックを示す。 図２に示すように、コントローラ４には、ハンドル２の舵角を検出する舵角センサ１１、及び、スロットル３の位置を検出するスロットルセンサ１２が接続される。コントローラ４にこれらのセンサ１１・１２からの電気信号が入力される。   FIG. 2 shows a control block of the controller 4 that controls the ship 1 to realize automatic navigation. As shown in FIG. 2, a steering angle sensor 11 that detects the steering angle of the handle 2 and a throttle sensor 12 that detects the position of the throttle 3 are connected to the controller 4. Electric signals from these sensors 11 and 12 are input to the controller 4.

コントローラ４には、ハンドル２及びスロットル３の操作を記録する記録部２０が含まれる。記録部２０には、舵角センサ１１及びスロットルセンサ１２による検出値が時系列に沿ったデータとして記録される。このように、記録部２０には、舵角センサ１１によって得られる舵の向きに関するデータ及びスロットルセンサ１２によって得られるエンジン回転数の変化に関するデータが船舶１の操船操作として記録される。   The controller 4 includes a recording unit 20 that records the operation of the handle 2 and the throttle 3. In the recording unit 20, the detection values by the steering angle sensor 11 and the throttle sensor 12 are recorded as data in time series. As described above, in the recording unit 20, the data regarding the rudder direction obtained by the rudder angle sensor 11 and the data regarding the change in the engine speed obtained by the throttle sensor 12 are recorded as the maneuvering operation of the ship 1.

コントローラ４には、船舶１の位置情報及び移動速度を検出するＧＰＳ装置５と、船舶１の船首方向（船舶１の向き）を検出するヘディングセンサ６が接続される。そして、コントローラ４内において、記録部２０には、ＧＰＳ装置５からの位置情報及び移動速度に関するデータ、並びに、ヘディングセンサ６からの船首方向に関するデータが記録される。このように、記録部２０に、舵角センサ１１によって得られる舵の向きに関するデータ及びスロットルセンサ１２によって得られるエンジン回転数に関するデータに加えて、ＧＰＳ装置５による位置情報及び移動速度に関するデータ及びヘディングセンサ６による船首方向に関するデータを記録することによって、より正確に船舶１の航行情報を記録することができる。   The controller 4 is connected to a GPS device 5 that detects position information and moving speed of the ship 1 and a heading sensor 6 that detects the bow direction of the ship 1 (the direction of the ship 1). In the controller 4, the recording unit 20 records position information and movement speed data from the GPS device 5, and data related to the bow direction from the heading sensor 6. Thus, in addition to the data relating to the rudder direction obtained by the rudder angle sensor 11 and the data relating to the engine speed obtained by the throttle sensor 12, the recording unit 20 includes data relating to position information and moving speed by the GPS device 5 and heading. By recording the data related to the bow direction by the sensor 6, the navigation information of the ship 1 can be recorded more accurately.

コントローラ４には、ハンドル２の回動操作を行うハンドルモータ１３、及び、スロットル３の回動操作を行うスロットルモータ１４が接続される。コントローラ４からこれらのモータ１３・１４に制御信号を送信することによって、船舶１の舵取操作を行いつつ、船舶１の推進力を変更する自動航行が可能である。   The controller 4 is connected to a handle motor 13 that rotates the handle 2 and a throttle motor 14 that rotates the throttle 3. By transmitting control signals from the controller 4 to these motors 13 and 14, it is possible to perform automatic navigation in which the propulsive force of the ship 1 is changed while performing the steering operation of the ship 1.

コントローラ４には、記録部２０に記録された操船操作を再現する再現部３０が含まれる。再現部３０は、記録部２０に記録された各種データ（エンジン回転数の変化、操舵角、位置、速度、船首の向き等）に基づいて制御信号を生成し、ハンドルモータ１３及びスロットルモータ１４に制御信号を送信する。これにより、ハンドルモータ１３及びスロットルモータ１４が駆動されて、所定のエンジン回転数及び所定の舵の向きで船舶１が自動航行される。   The controller 4 includes a reproduction unit 30 that reproduces the boat maneuvering operation recorded in the recording unit 20. The reproduction unit 30 generates a control signal based on various data (change in engine speed, steering angle, position, speed, bow direction, etc.) recorded in the recording unit 20, and sends the control signal to the handle motor 13 and the throttle motor 14. Send a control signal. Thereby, the handle motor 13 and the throttle motor 14 are driven, and the ship 1 is automatically navigated at a predetermined engine speed and a predetermined rudder direction.

図２に示すように、コントローラ４には、記録部２０及び再現部３０の作動を手動で操作するための操作装置７が接続されている。操作装置７には、記録部２０の記録を開始・終了するスイッチ、再現部３０による再現操作を開始するスイッチ、記録モードを選択するスイッチ等が設けられている。パイロットがこれら各スイッチを操作することで、記録部２０及び再現部３０の作動が操作される。このように、操作装置７のスイッチ類を操作することで、複数のモードのうちから選択可能な記録期間における操船操作が記録・再現される。また、記録部２０による操船操作の記録は、エンジン始動時から停止時まで、つまり出港時から帰港時までを一つの記録期間として予め設定することも可能である。例えば、遊覧船、巡航船等、規定の航路を繰り返し航行する場合に適している。   As shown in FIG. 2, the controller 4 is connected to an operation device 7 for manually operating the operation of the recording unit 20 and the reproduction unit 30. The operation device 7 is provided with a switch for starting / ending recording of the recording unit 20, a switch for starting a reproduction operation by the reproduction unit 30, a switch for selecting a recording mode, and the like. When the pilot operates these switches, the operation of the recording unit 20 and the reproduction unit 30 is operated. In this way, by manipulating the switches of the operating device 7, the boat maneuvering operation during the recording period that can be selected from among a plurality of modes is recorded and reproduced. The record of the ship maneuvering operation by the recording unit 20 can be set in advance as one recording period from when the engine is started to when it is stopped, that is, from when the port leaves the port until when it returns to the port. For example, it is suitable when a prescribed route is repeatedly navigated, such as a pleasure boat or a cruise ship.

なお、記録部２０による操船操作の記録は、操作装置７による手動操作に依らずに、船舶１の航行の際は常に行う構成としても良い。この場合は、操船操作の再現を目的とするだけでなく、エラー発生前又は事故発生前の数分間の記録を残す等することで記録部２０をブラックボックスとして利用することも可能となる。   It should be noted that the record of the boat maneuvering operation by the recording unit 20 may be configured to always be performed when the ship 1 is sailing without depending on the manual operation by the operation device 7. In this case, the recording unit 20 can be used as a black box not only for the purpose of reproducing the maneuvering operation but also by leaving a record for several minutes before the occurrence of an error or before the occurrence of an accident.

以上のように、コントローラ４の記録部２０には、エンジン回転数の変化及び舵の向きに関する情報が、所定の記録期間内に行われた操船操作として記録されるとともに、再現部３０において、その記録された情報に基づいて、同じ操船操作が再現されて船舶１が自動航行される。これにより、船舶１に対して所望の操船操作を繰り返すことが容易となる。また、操船操作の再現中は操船以外の作業に集中できる。さらに、パイロットが異なる場合でも、他者が記録した操船操作を再現することができ、操船スキルの高い他のパイロットの操作を習得することも可能となる。   As described above, the recording unit 20 of the controller 4 records information on the change in the engine speed and the direction of the rudder as a ship maneuvering operation performed within a predetermined recording period. Based on the recorded information, the same boat maneuvering operation is reproduced and the ship 1 is automatically navigated. Thereby, it becomes easy to repeat desired ship maneuvering operation with respect to the ship 1. In addition, while the maneuvering operation is being reproduced, it is possible to concentrate on work other than maneuvering. Furthermore, even when the pilots are different, the ship maneuvering operation recorded by others can be reproduced, and the operation of other pilots with high maneuvering skills can be learned.

また、コントローラ４には、船舶１の位置情報及び移動速度に関する情報、並びに、船舶１の向きに関する情報が、所定の記録期間内に行われた操船操作として記録され、それらの情報を利用して操船操作が再現される。これによれば、船舶１の詳細な航行情報を基にして、所望の操船操作を精度よく繰り返すことが可能となる。さらには、コントローラ４による自動航行中に生じる外乱に対しても、ＧＰＳ装置５による位置情報及びヘディングセンサ６による船の向きに関する情報を利用して航路を細かく補正することが可能となり、再現精度を向上できる。   Further, the controller 4 records information on the position information and moving speed of the ship 1 and information on the direction of the ship 1 as a ship maneuvering operation performed within a predetermined recording period, and uses these information. The maneuvering operation is reproduced. According to this, based on the detailed navigation information of the ship 1, it becomes possible to repeat a desired ship maneuvering operation with high accuracy. Furthermore, it is possible to finely correct the route using the positional information from the GPS device 5 and the information about the direction of the ship from the heading sensor 6 even for disturbances that occur during automatic navigation by the controller 4, and the reproduction accuracy can be improved. It can be improved.

コントローラ４では、再現部３０による操船操作の再現途中（自動航行中）に、ハンドル２又はスロットル３が操作されると、その操作が優先されるように設定されている。これにより、操船操作の再現中の環境変化に柔軟に対応することが可能となる。   In the controller 4, when the steering wheel 2 or the throttle 3 is operated during the reproduction of the boat maneuvering operation by the reproduction unit 30 (during automatic navigation), the operation is set to be given priority. Thereby, it becomes possible to flexibly cope with an environmental change during the reproduction of the boat maneuvering operation.

図３は、記録部２０によって記録される操船操作の一例を示す。図３に示す例では、記録部２０による記録期間は、船舶１の離岸から着岸の間に設定されている。図３に示す船の航路は次の通りである。（１）出港時は低速で離岸し、舵の向きを変え、速度を上げて航行する。（２）第一の観光スポットＡ付近からスポット内にかけて超低速で航行し、緩やかに折り返して第二の観光スポットＢに向かう。（３）第二の観光スポットＢ付近では沿岸に沿って超低速で航行した後に、一定時間停船し、（４）低速運転に切り換えて帰港し、超低速で着岸する。   FIG. 3 shows an example of a boat maneuvering operation recorded by the recording unit 20. In the example shown in FIG. 3, the recording period by the recording unit 20 is set between the berthing and the berthing of the ship 1. The route of the ship shown in FIG. 3 is as follows. (1) When leaving the port, leave the shore at low speed, change the direction of the rudder, increase speed and sail. (2) The ship travels at a very low speed from the vicinity of the first tourist spot A to the inside of the spot, and turns gently toward the second tourist spot B. (3) In the vicinity of the second tourist spot B, sail at a very low speed along the coast and then stop for a certain period of time. (4) Return to the port after switching to a low speed operation and berth at a very low speed.

上記のような場合、観光スポットＡ・Ｂ付近での超低速航行や着岸時の超低速航行の際に、高度な操船テクニックが求められることがある。しかし、本実施形態における記録部２０と再現部３０を用いることで、操船スキルの高いパイロットの操船操作を記録して、他のパイロットが再現することにより、高度な操船操作を容易に繰り返すことができる。なお、記録部２０による記録期間を適宜変更することで、高度な操船操作が必要となる箇所の操船操作を部分的に記録し、再現することも可能である。このような場合は、ＧＰＳ装置５による位置情報等を用いて、開始点と終了点を確認しながら記録部２０及び再現部３０を作動させることが好ましい。   In such a case, an advanced marine vessel maneuvering technique may be required during ultra-low speed navigation near the tourist spots A and B or during ultra-low speed navigation when berthing. However, by using the recording unit 20 and the reproduction unit 30 in the present embodiment, the piloting operation of a pilot with high marine maneuvering skills can be recorded and reproduced by other pilots, so that advanced marine maneuvering operations can be easily repeated. it can. In addition, by changing the recording period by the recording unit 20 as appropriate, it is also possible to partially record and reproduce a ship maneuvering operation at a place where an advanced maneuvering operation is required. In such a case, it is preferable to operate the recording unit 20 and the reproduction unit 30 while confirming the start point and the end point using position information or the like by the GPS device 5.

図４は、コントローラ４に外部デバイス８が接続された実施形態を示す。外部デバイス８は、例えばノート型パソコン、タブレットＰＣ等の携帯型パソコンであり、記録部２０に記録される操船操作に関するデータを表示可能な表示装置と、記録されたデータを修正可能な入力装置を備える。例えば、外部デバイス８の表示装置には、記録部２０に記録された操船操作に関する情報が電子海図とともに航行記録として表示される。そして、外部デバイス８上で、入力装置を操作して当該表示された航行記録を部分的に修正することで、記録部２０に記録された操船操作を希望通りに改善して再現することが可能となる。また、外部デバイス８にＵＳＢ端子を介して記録媒体を接続可能とすることで、当該記録媒体を介して、コントローラ４の記録部２０に記録された操船操作を他船に持ち出して再現することも可能である。なお、このような記録媒体はコントローラ４に対して直接接続可能な形態を採っても良い。   FIG. 4 shows an embodiment in which an external device 8 is connected to the controller 4. The external device 8 is a portable personal computer such as a notebook personal computer or a tablet PC, for example, and includes a display device capable of displaying data relating to the ship maneuvering operation recorded in the recording unit 20 and an input device capable of correcting the recorded data. Prepare. For example, on the display device of the external device 8, information related to the ship maneuvering operation recorded in the recording unit 20 is displayed as a navigation record together with an electronic chart. And, by manipulating the input device on the external device 8 and partially correcting the displayed navigation record, the ship maneuvering operation recorded in the recording unit 20 can be improved and reproduced as desired. It becomes. In addition, by making it possible to connect a recording medium to the external device 8 via the USB terminal, the ship maneuvering operation recorded in the recording unit 20 of the controller 4 can be taken to another ship and reproduced via the recording medium. Is possible. Note that such a recording medium may take a form that can be directly connected to the controller 4.

図５に示すように、ハンドル２に加えて、バウスラスタ等の船外機の駆動を制御するためのジョイスティック９を操船操作具として装備するものでも同様にコントローラ４による操船操作の記録・再現を実施可能である。   As shown in FIG. 5, in addition to the handle 2, even if a joystick 9 for controlling the driving of an outboard motor such as a bow thruster is provided as a boat maneuvering tool, the maneuvering operation is recorded and reproduced by the controller 4 in the same manner. Is possible.

図６に示すように、船舶１が電子制御式のエンジン４０及び舵５０を備える場合は、操船システムであるコントローラ４の再現部３０からの制御信号を直接エンジン４０のエンジンコントローラ４１及び舵５０の舵コントローラ５１に送信する構成としても良い。エンジンコントローラ４１に送信される制御信号に基づいて、エンジン４０の回転数が制御され、舵コントローラ５１に送信される制御信号に基づいて、舵５０を操作するアクチュエータの動作が制御される。以上のように、電子制御式の船舶についても同様にコントローラ４による操船操作の記録・再現を実施可能である。   As shown in FIG. 6, when the ship 1 includes an electronically controlled engine 40 and a rudder 50, control signals from the reproduction unit 30 of the controller 4 that is a ship maneuvering system are directly transmitted to the engine controller 41 and the rudder 50 of the engine 40. It is good also as a structure which transmits to the rudder controller 51. FIG. The rotational speed of the engine 40 is controlled based on the control signal transmitted to the engine controller 41, and the operation of the actuator that operates the rudder 50 is controlled based on the control signal transmitted to the rudder controller 51. As described above, it is possible to record and reproduce the maneuvering operation by the controller 4 for the electronically controlled ship as well.

１：船舶、２：ハンドル、３：スロットル、４：コントローラ（制御装置）、１１：舵角センサ、１２：スロットルセンサ、２０：記録部、３０：再現部   1: ship, 2: handle, 3: throttle, 4: controller (control device), 11: rudder angle sensor, 12: throttle sensor, 20: recording unit, 30: reproduction unit

Claims (3)

エンジン回転数の変化、船舶の操舵角、船舶の位置に関する情報を操船操作として記録する記録部と、前記記録部に記録された操船操作を再現する再現部とを備え、
前記記録部は、船舶が所定の位置付近に到着するとエンジン回転数を落として航行する操船操作、または、エンジン回転数を落として航行したあと一定時間停船する操船操作を予め記憶し、
前記再現部は、前記記録部に記録された操船操作を再現することで自動航行を行う
操船システム。 A recording unit that records information on changes in engine speed, ship steering angle, and vessel position as a ship maneuvering operation, and a reproduction unit that reproduces the ship maneuvering operation recorded in the recording unit,
The recording unit stores in advance a ship maneuvering operation for navigating at a reduced engine speed when the ship arrives near a predetermined position, or a ship maneuvering operation for navigating at a fixed time after navigating at a lower engine speed,
The reproduction unit is a boat maneuvering system that performs automatic navigation by reproducing the boat maneuvering operation recorded in the recording unit . エンジン回転数の変化、船舶の操舵角、船舶の位置に関する情報を操船操作として記録する記録部と、前記記録部に記録された操船操作を再現する再現部とを備え、
前記記録部は、出港時低速で離岸し、速度を上げて航行し、船舶が所定の位置付近に到着した際は超低速で航行し、または、超低速で航行したあと一定時間停船し、その後航行したあと超低速で着岸するまでの、エンジン回転数の変化、船舶の操舵角、船舶の位置に関する情報を操船操作として予め記録し、
前記再現部は、前記記録部に記録された操船操作を再現することで自動航行を行う
操船システム。 A recording unit that records information on changes in engine speed, ship steering angle, and vessel position as a ship maneuvering operation, and a reproduction unit that reproduces the ship maneuvering operation recorded in the recording unit,
The recording unit leaves at low speed when leaving the port, sails at high speed, sails at a very low speed when the ship arrives near a predetermined position, or stops for a certain time after navigating at a very low speed, After that, information on changes in engine speed, ship steering angle, ship position, etc. until the ship berthed at a very low speed after sailing was recorded in advance as a maneuvering operation.
The reproduction unit is a boat maneuvering system that performs automatic navigation by reproducing the boat maneuvering operation recorded in the recording unit . 前記記録部及び再現部は、操作装置に接続され、
前記記録部は、前記操作装置によって所定の記録期間内におけるエンジン回転数の変化、船舶の操舵角、船舶の位置に関する情報の記録を開始して終了し、
前記再現部は、前記操作装置によって前記記録部に記録された情報に基づいて操船操作の再現を開始する
請求項１又は２に記載の操船システム。 The recording unit and the reproduction unit are connected to an operating device,
The recording unit starts and ends recording of information related to a change in engine speed, a ship steering angle, and a ship position within a predetermined recording period by the operation device,
The boat maneuvering system according to claim 1 or 2, wherein the reproduction unit starts reproduction of a boat maneuvering operation based on information recorded in the recording unit by the operation device .
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